基于动态参数变化的电力系统状态估计维护研究.docxVIP

?

?

基于动态参数变化的电力系统状态估计维护研究

?

?

陈筱陆石菊增郭伟琪侯君

摘要：为提高电网状态估计准确性和查找状态估计问题速度，以临沂电网EMS系统为对象，研究了以动态参数维护及观测为基础的电力系统状态估计维护方法，实现了对拓扑、阻抗等多种参数变化情况的全面迅速掌握，并建立了实用的维护辅助决策系统。

关键词：状态估计;参数动态变化;辅助决策

：TM711：A：1007-0079（2014）32-0199-02

随着电网规模的不断扩大及电网自动化水平的不断提高，作为电网能量管理系统（energymanagementsystem，EMS）高级应用软件实用化的基础[1-3]，电力系统状态估计发挥着越来越重要的作用。而日趋复杂的电网结构和庞大电网规模为电网状态估计维护带来了巨大的困难[4-5]。本文从电网参数的动态变化入手，建立针对不同类型参数的分类管理监测机制，通过实用辅助系统的的建立，大大降低状态估计维护难度，提高状态估计维护效率。

一、状态估计影响因素分类

状态估计即根据SCADA提供的实时信息和网络拓扑的分析结果及其它相关数据，实时地给出电网内各母线电压（幅值和相位），各线路、变压器等支路的潮流，各母线的负荷和各发电机出力。影响状态估计的主要因素有拓扑连接关系、元件模型、元件电气参数、实时遥信和遥测，相互间关系如图1所示。

其数学如公式1所示：

（1）

式中，z为状态估计结果;为状态估计结果与参数的函数;m为原件模型;x为实时遥测与遥信;p为电气参数;s为拓扑链接关系。

在四种影响因素中，拓扑连接关系及元件模型决定了电网基本的结构，在建立维护中，出现错误的可能性较小，但一旦出错，对状态估计的影响极为巨大，很可能直接导致状态估计计算不收敛。元件电气参数数据庞大，人工填写工作量大，由于数字无规律且为多位小数，出错可能性相对较大，但出现错误后对状态估计影响较小，尤其是现有状态估计软件普遍具有参数辨识及自动修正功能，可有效减小参数出错情况下对状态估计数据的影响，与其他相比参数，主变档位数及运行档位对状态估计影响较大，在计算其影響时需区别对待。由于电压等级多，量测元件数目庞大，实时遥信/遥测是否对应在各种影响因素中是最容易出现问题的因素，尤其是开关、刀闸位置遥信位置错误对状态估计的准确性具有重大的影响，高电压等级开关、刀闸遥信位置的错误将会导致大量下级变电站状态估计的计算，某些枢纽变电站关键开关、刀闸位置的错误将会直接导致整个系统状态估计计算出现不收敛现象。

各种因素出错可能性及对状态估计影响总结如表1所示。

表1状态估计影响因素总结

影响因素出错可能性对状态估计影响

拓扑连接关系小大

元件模型小大

元件电气参数中小（中）

实时遥信遥测大大

二、各影响因素主要问题分析

现代能量管理系统软件普遍采用图模库一体化功能，自动化维护人员在建立电网模型的过程中可有效避免图形元件同数据库的对应问题，从而大大减少了维护人员的工作量，但由于大电网的复杂性、时间的紧迫性及自动化人员水平差异等原因，往往会出现许多错误，从而影响状态估计的准确性。状态估计影响因素参数的主要错误具有不同的特点，每项影响因素对状态估计产生影响的主要问题的如表2所示。

表2各影响因素主要问题

影响因素主要问题

拓扑连接关系各电气元件端口连接是否正确

元件模型元件模型是否与实际一致

元件电气参数阻抗与导纳等参数填写是否正确

实时遥信与遥测是否正确关联元件，所取数据是否正确

三、评价体系建立

在复杂的电网结构下，电网某一元件出现参数错误往往影响有电气连接的多个元件的状态估计计算出现偏差，甚至导致全网状态估计计算错误，为排除冗余信息干扰，快速定位问题所在，需根据各影响因素的特点，建立科学的评价体系，对各个不合格的状态估计量测点进行排序，从而降低状态估计维护消缺工作的难度。

本文针对不同影响因素出现问题时的影响，对全网模型建立了影响值指标，以此表示元件自动化信息出现问题对状态估计指标降低的影响程度，其具体的表达式为：

式中：N为元件影响值;n1为拓扑连接关系影响值，其数值根据元件所连接的元件数及所连接的元件电压等级确定;n2为元件模型影响值，其数值根据元件类型（如母联开关、变压器等）及元件的电压等级确定;n3为元件电气参数影响值，其数值根据元件类型、是否填写及参数是否异常等因素确定;n4为实时遥信与遥测影响值，其数值跟军遥信/遥测是否对应、元件不平衡度及遥测信息是否突变等因素确定;ai为各因素相应权重，数值受由各种因素出错对状态估计影响决定，在确定权重值时，应突出元件模型及拓扑连接关系的先决性，其相应权重值较大。

当出现状态估计错误时，相应元件进行影响值计算，并根据影响值大小进行排序，自动化维护人员即可根据影响值排序快速定位